北化工/南洋理工Angew.:NiCoFe-HO@NiCoLDH YSMRs助力OER

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探索地球资源丰富且高效的析氧反应(OER)电催化剂是可持续能源储存和转换装置的关键。然而,由于阳极发生的OER涉及复杂的四-电子转移过程,导致反应动力学缓慢,需开发一种低成本、高性能的OER电催化剂,从而推动电解水制氢技术的发展。

基于此,北京化工大学于乐教授和南洋理工大学楼雄文教授(共同通讯作者)等人报道了一种新型的MOF介导策略,用于制备具有蛋黄-壳结构的OER电催化剂(NiCoFe-HO@NiCoLDH YSMRs)。

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首先以MIL-88A(含Fe MOF)微棒为前驱体,通过转化反应获得Co-FeLDH@分子筛咪唑盐骨架-67(ZIF-67)(记为CoFe-LDH@ZIF-67)YSMRs。2-甲基咪唑溶液中Co2+离子的存在导致MIL-88A相演化为Co-Fe LDH,同时ZIF-67颗粒在新形成的最外层周围自组装。

此外,这种自组装策略可以扩展到生产ZnFe-LDH@ZIF-8 YSMRs和Zn-Co-Fe氢(氧)化物@Zn-CoZIF核-壳微棒(记为ZnCoFe-HO@ZnCo-ZIF CSMRs)。然后,Ni2+离子和CoFe-LDH@ZIF-67 YSMRs进一步导致ZIF层转变为围绕内部Ni-Co-Fe氢(氧)化物微棒形成的互连NiCo-LDH纳米笼NiCoFe-HO@NiCo-LDH YSMRs。

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具有相互连接的NiCo-LDH纳米笼,通过毛细管效应可以加强质量传输。Ni-Co-Fe氢(氧)化物中的Ni和Co物种改变了内部Fe元素的化学环境,从而加速OER并抑制活性物种的溶解。作为OER的电催化剂NiCoFe-HO@NiCo-LDH YSMRs仅需278 mV的低过电位,以提供10 mA cm-2的电流密度,具有49.7 mV dec-1的小Tafel斜率,在碱性介质中具有良好的稳定性。

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Construction of Ni-Co-Fe Hydr(oxy)oxide@Ni-Co Layered Double Hydroxide Yolk-shelled Microrods for Enhanced Oxygen Evolution. Angew. Chem. Int. Ed., 2022, DOI: 10.1002/anie.202213049.

https://doi.org/10.1002/anie.202213049.



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